无核密度仪在沥青路面施工质量控制中的应用

周 宁 张剑乔

（长沙理工大学 交通运输工程学院 湖南 长沙 410114）

无核密度仪在沥青路面施工质量控制中的应用

周 宁 张剑乔

（长沙理工大学 交通运输工程学院 湖南 长沙 410114）

本文介绍了无核密度仪PQI-301的基本原理，通过实体工程，利用PQI快速测定密度的方法，通过实验路的检测结果，建立了沥青混合料密度与施工碾压工艺之间的联系，最终确定碾压工艺，因此，PQI-301快速和无损检测对确保施工质量具有重要意义和较好的应用。

无核密度仪（PQI-301）；密度；压实度；碾压工艺

1 无核密度仪原理

无核密度仪又名路面质量指标仪，其检测技术未采用核子方法，是相对核子方法的一种密度检测仪器的统称。电磁密度仪使用恒压、低频率（PQI301所采用的频率为1MHz）电阻抗检测方法，主要包括一个电磁波发生装置、一个隔离环和一个电磁波接收器，其原理为发射器向被检测材料中发射电磁波，电磁波在材料中传播时，由于沥青混凝料的介电特性，电磁波在沥青混凝土路面的传播过程中能量发生吸收和损耗，而材料对电磁波能量的吸收和损耗取决于材料的介电常数。理论研究表明沥青混合料的介电常数是由集料、沥青、空气等组分介电常数的函数[1]。

2 无核密度仪标定

无核密度仪的电磁密度值是通过比较所测热沥青混合料面层特征与已知密度的热沥青混合料面层特征而确定的。为了获得精确一致的读数，在每个施工现场的每个沥青面层上都必须标定无核密度仪，如果芯样密度测量准确电磁密度被认为是精确的，并随面层密度变化而变化的。由于沥青混合料种类不同，无核密度仪测试的特征也会有所变化，因此，无核密度仪必须标定正在测试的沥青混合料，一旦混合料种类发生变化，必须再次进行标定[2]。在使用中采用偏差补偿标定法。

3.无核密度仪在施工质量中的应用

本文在某高速公路沥青路面施工质量监控的过程中，利用无核密度仪对沥青路面的试验路进行检测。通过对大量现场压实度数据的分析，确定碾压工艺。现对路面下面层进行实验段。根据现有设备拟定二种施工工艺，方案A为钢轮压路机初压2次+复压钢轮1次、胶轮2次+终压胶轮2次、钢轮2次；方案B为钢轮压路机初压2次+复压胶轮4次+终压胶轮2次、钢轮1次；从沥青混合料摊铺到每次碾压过后都进行密度检测，将各方案下的密度变化数据汇总见下图1。

图1 碾压过程中的密度变化

如图1所示，沥青混合料从刚摊铺到压实，两个方案在整个碾压过程中的三个阶段密度整体都成递增的趋势；在初压阶段方案A、B的斜率分别为26、58，说明初始阶段的碾压效果方案A的效果较好；复压阶段由于采用的胶轮压路机，其碾压过程的轮迹造成密度检测不均匀而造成密度下降；方案A、B在整个碾压过程中密度变化率为408.6、397.5，方案B在整个碾压过程密度的增量都比方案A的大，同时方案B的芯样集料均出现裂痕，说明方案B的碾压功过大[3]。

为进一步验证方案A、B的优劣，在实验段完成碾压后，用无核密度仪对实验段进行大量的数据采集。纵向以10米横向以距中央分隔带位置的间距（分别为距离中央分隔带 1m、2m、4m、6m、8m、10m）进行网格划分。两种方案的空隙率分布情况如表1所示。

表1 下面层实验路压实方案A、B无核密度仪空隙率检测分布

根据表1可以直观的看出：由于是全幅摊铺，路面两边空隙率较大，这主要是摊铺机全幅摊铺造成的路面两侧离析较大，需要依靠良好的压实工艺才能保证路面空隙率的均匀性。方案A充分发挥了钢轮压路机和胶轮压路机的优点，碾压后的空隙率变异系数较小。而方案B碾压后的变异系数较大，有些区域很密实有些区域空隙率大，且很容易形成过压造成集料出现裂痕。

综上分析，压实方案A属较优方案，路面碾压工艺采用方案A。

结论：

1. 无核密度仪PQI-301轻便，能进行高频率、快速的检测，在沥青路面施工中有较好的应用，对沥青混凝路面质量的提高具有重要的意义。

2.基于无核密度仪PQI-301确定碾压遍数和沥青混合料密实度关系，结果表明在碾压过程中，初压对碾压效果起关键作用，随着碾压边数的增加密度增量逐步减少，所在考虑最佳碾压工艺时，无核密度仪对确定整个路段施工机械的最佳组合方式和碾压遍数具有重要的指导意义。

[1]杨冲. 基于电磁波技术的沥青混凝土路面无损检测技术研究[D]. 长安大学, 2012. 179.

[2]周志刚,刘振兴,李强,等. 无核密度仪在现场热再生沥青路面压实质量控制中的应用[J]. 中外公路,2009,29(5):78-83.

[3]公路沥青路面施工技术规范2004[J].

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